2011年9月10日至18日,第九屆少數民族傳統體育運動會在貴陽舉行。這是貴州省第一次承辦的全國性大型綜合運動會,貴州電視臺承擔賽事的轉播任務。
為保障任務圓滿完成,按照國際和國內的數字電視相關技術規范標準,基于全國民族運動會需求,本著安全、可靠、節約、實用的原則,根據技術先進性、系統開放性和投資合理性,我們設計、實施了高清衛星車項目建設,并首次在貴州境內通過高清衛星車,采用高清信號傳送到中央電視臺,將全國民族運動會開幕式盛況面向全國進行了電視直播。本文介紹了我們在高清衛星車設計中的實踐和反思。
衛星車的設計首先要從它的用途出發,根據使用要求來設計車體、視音頻系統和衛星射頻系統。
一.車體選擇是關鍵
本臺衛星車不僅要求具有通過衛星傳送高清視、音頻信號的鏈路功能,還要具有一定的高清實時制作能力,為新聞突發事件的報道提供有力的技術支持。
貴州屬喀斯特地貌,道路的坡道、彎度較多,衛星車體結構既要保證足夠的機柜數量和較寬的工作空間,又要保證車身的靈活性符合貴州的交通情況。我們在前期大量考察后,確定衛星車車體使用福特E350。
衛星車外接電源標準為交流220V,經隔離變壓器為整車供電。還需配備一臺6KVA功率等級的UPS,車內所有機柜設備的用電均通過UPS提供。應對新聞突發事件的報道衛星車還安裝了一臺10KW取力汽油發電機,由汽車發動機驅動發電,在緊急或沒有條件提供市電的情況下實現現場應急報道。這里說明一點:由于福特E350車的發動機是低速式發動機,在怠速3000轉/秒時可達到時速120公里/小時左右,完全滿足安全行車速度要求(一般設備用車速度是100公里/小時以內),取力發電機在怠速3000轉/秒時才會啟動,有利于保護發電機,延長發電機使用壽命。
衛星車由于空間小,設計時要做到機架、機柜的布局合理,便于應急處理和故障檢修;工位安排在充分考慮制作人員的操作習慣的同時,做到各崗位相對獨立,互不干擾,且操作方便充分,充分考慮設備的通風散熱。(如圖1)衛星車以福特E350為車體,整車體積雖然不大,從車頭到車尾可依次分為駕駛室、工作間、設備機柜、電纜盤艙,車頂安裝衛星天線,配備電動液壓支撐腿,以保證車體的平穩,降低設備重量對底盤的損耗。
總之,每個衛星車的設計都不一樣,都有其獨特性,只有不框于已有模式,才能推陳出新。

圖1
二.衛星上、下行系統是心臟
本臺衛星車上行系統和下行系統兩部分是傳統的衛星傳輸系統,主要由車載天線、高功放(上變頻器)、編碼器、調制器等關鍵設備和頻譜分析儀、監視監聽等輔助設備組成,完全符合《廣播電視安全播出管理規定》及《電視中心專業實施細則》。
上行系統,即信源→編碼→調制→上變頻→功率放大→發射。為了保證播出安全,此鏈路做了全部的1:1備份。高功放部分考慮到西南地區雨水較多的氣候,選擇了功率較大的行波管功放以保證雨衰后的信號強度。為了節省空間,上變頻器整合到高功放中的上變頻模塊,即BUC。
衛星車上行系統編碼、調制器均采用主、備編碼、調制機,配備切換控制器對編碼、調制器輸出的中頻信號進行自動或手動切換。具備BISS加密功能。(我們這里選擇編碼、調制非一體機是把AA、BB模式增加為AA、BB、AB、BA模式。)
中頻信號送入上變頻單元,變換為Ku波段射頻信號,送入高功放系統。高功放系統由主備高功放、上變頻器和一臺高功放控制器及波導網絡和切換開關組成。當主用機故障時,自動或手動將備用機切換到主用狀態。
天線系統由天線主體結構和天線控制器組成。天線控制器可根據GPS和電子羅盤提供的現場數據自動計算指向參數,控制天線轉動在幾分鐘內即可完成精準對星,并實時顯示天線的方位角、俯仰角、極化角數據,頻譜儀監測接收信號強度。(如果配置“一鍵通”綜合監控系統,必須保證系統手動和自動均可工作)
三.周邊設計少不了
本臺衛星車系統設計是以信源傳輸為主,現場新聞直播為輔。
當傳送信號時,不通過本車視、音頻系統,而是通過電纜盤箱的接口板接受2路外來HDSDI加嵌信號,分別通過視分送到主、備編碼器,進行編碼后送主、備調制器調制到中頻,傳輸至高功放上變頻模塊部分上變頻至衛星傳輸頻率后,通過波導倒換開關選擇高功放進行放大處理,發送電視信號到衛星,經衛星轉發至接收中心。
當衛星車進行現場新聞直播,通過本車視、音頻系統,經過跳線將切換臺的視頻信號和調音臺的音頻信號經加嵌板加嵌后送視分,分配給主、備編碼器。
衛星車配置從模擬到SDI的迷你轉換器,用來將復合、PAL或S-Video的模擬視頻信號轉換成SDI視頻,同時從AES/EBU平衡或模擬音頻輸入到內嵌SDI音頻。到新聞現場可以將模擬信號轉換成SDI加嵌視頻信號,提供后方編輯素材。
系統配備監聽監看設備,監視器具有多路視音頻輸入和音頻解嵌功能,能實時監看主備信號源、中頻自環和衛星自環的視音頻信號。同時配備的L波段頻譜儀能實時監看衛星載波信號。
衛星車視頻系統使用帶幀同步功能的切換臺,省去了同步信號發生器等周邊設備,既節約了車內有限的空間,又節約了預算經費,同時,讓視頻系統變得很簡單,易于問題的查找及排除。切換臺進行新聞直播時最多可接5個訊道,考慮到設備的使用效率和成本,本車沒有配備專用的攝像機,而是直接利用新聞記者的ENG設備,從攝像機的VIDEO HD SDI OUT接口輸出加嵌視頻,通過攝像機微波送入系統,或通過電纜盤上的視音頻電纜將信號送入位于電纜盤箱的接口板進入系統,作為突發事件的新聞直播,完全滿足要求。
系統選用的攝像機肩扛無線微波,小巧便捷,傳輸性能好,在車頂架設有兩根接收天線。在室內,其反射效果很好,圖像正常,無馬賽克并且很流暢。在室外空曠地帶,無發射波,有也是很微弱的,就造成圖像不流暢,有間斷馬賽克。遇到這種問題,手持微波發射槍就派上用場了。(在全國民族運動會民族大聯歡現場外景大機位我們就用這個辦法解決。用微波槍進行點到車的傳輸,從攝像機引出視、音頻線,接到微波發射調制器上,由一根饋線直接連接調制器與微波槍。)
我們設計的視、音頻系統沒有采用視、音頻矩陣,而是設置了豐富的跳線接口,視、音頻信號通過跳線排可以靈活調度。這對衛星車技術人員提出了高要求,既要相當熟悉系統,同時要有完善的應急預案。(如圖2)(雖然我們考慮擴展配置了36孔的視頻跳線,依然覺得應該配置48孔,使系統更富于變化。)

圖2
車上音頻系統采用機架式模擬調音臺,可以輸入12路模擬音頻信號,完全可以滿足直播現場使用。監聽音箱精致小巧,節省空間。
衛星車配置記錄設備,既可作信號源,還可記錄直播現場信號,作為后期編輯的素材或資料保存。
國家廣播電影電視總局廣播電視計量檢測中心對本臺高清衛星車進行了檢測。檢測包括視頻通道的視頻特性、音頻通道的音頻特性、射頻通道的射頻特性等三方面的測試,經測試,高清衛星車各項指標均達到了規范(或設計)要求。
貴州電視臺高清衛星車至今已完成第九屆少數民族傳統體育運動會開、閉幕式等大型直播,并進行了貴陽車牌搖號、荔波礦難救援、馬場坪爆炸連線等直播,顯示了極高的社會和經濟效益。B&P
參考文獻:
《廣播電視安全播出管理規定》
《廣播電視安全播出管理規定電視中心專業實施細則》
車晴等《數字衛星廣播與微波技術》中國廣播電視出版社 2004.8
劉洪才《廣播電視衛星數字傳輸技術》 中國廣播電視出版社 2003